CN107001823B - 着色的特效油墨 - Google Patents

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Abstract

一种着色的特效油墨包括特效颜料和着色颜料。所述着色颜料比特效颜料更疏水，并且所述着色颜料能够混溶在选自由醇类、醚类、酯类、酮类和水组成的组的溶剂中。所述着色颜料可选地具有小于35达因/厘米的表面能。还描述了一种用于制备着色的特效油墨以及处理着色颜料以形成着色的特效油墨的方法。

Description

着色的特效油墨
技术领域
本公开内容涉及着色的特效油墨以及用于制备该着色的特效油墨的方法。
发明内容
本公开内容的一个方面是一种着色的特效油墨，包括特效颜料(特殊效果颜料，special effect pigment)和着色颜料(colored pigment)。着色颜料比特效颜料更疏水，并且着色颜料能够混溶在选自由醇类、醚类、酯类、酮类和水组成的组的溶剂中。
本公开内容的另一个方面是用于着色的特效油墨的着色颜料，其中着色颜料具有小于35达因/厘米的表面能，并且能够混溶在选自由醇类、醚类、酯类、酮类和水组成的组的溶剂中。
本公开内容的又一个方面是一种制备着色的特效油墨的方法，包括以下步骤：将特效颜料分散在第一溶剂中，以形成特效分散体。对着色颜料进行表面处理以形成比特效颜料更疏水的经处理的着色颜料。将经处理的着色颜料分散在第二溶剂中，以形成着色分散体。将特效分散体和着色分散体结合。
在研究了以下说明书、权利要求和附图后，本领域技术人员将进一步理解和明白本装置的这些以及其他特征、优点和目的。
附图说明
图1是一个实施方式的基底(基质，substrate)的横截面示意图，根据本公开内容，特效油墨被施加到基底；以及
图2是如图1中所示的施加有特效油墨的基底在基底上的特效油墨干燥之后的横截面示意图。
具体实施方式
为了本文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“竖直”、“水平”及其派生词应当涉及如在如图1所示的印刷基板的横截面视图中取向的特效油墨及其组分。然而，应当理解的是，除非另有明确相反的规定，否则特效油墨及其组分可以采取各种替代的取向，并且用于制作油墨的方法可以包括各种步骤顺序。还应当理解的是，附图中图示的并且在以下说明书中描述的特定组分(组成，组合物)、装置和工艺仅仅是所附权利要求中限定的发明构思的示例性实施方式。因此，除非权利要求另有明确指出，否则与本文所公开的实施方式相关的特定组分(组成，组合物)、尺寸和其他物理特性不应当被认为是限制性的。
如在图1所描绘的实施方式中所示出的，用于施加至基底12的着色的特效油墨10包括特效颜料14、着色颜料16、溶剂18以及可选地一种或多种树脂20或其他添加剂。如在图2所描绘的实施方式中所示出的，当被干燥时，溶剂18基本上从着色的特效油墨10蒸发，从而在基底12上留下特效颜料14、着色颜料16以及可选的树脂20或添加剂。
如本文所描述的着色的特效油墨10适合于具有着色的外观和特效二者的油墨，诸如着色的金属油墨或着色的珠光油墨，并且油墨10特别适合于保持所期望的着色外观，即使在多孔基底12上使用时也是如此。如以下进一步描述的，本文所描述的着色的特效油墨10也可以被配制成具有低粘度，优选地10厘泊(cps)或更低，并且被配制成快速干燥，优选地在被施加至基底12之后，在30秒内或更优选地在15秒内干燥至触摸。还如以下所描述的，本文所描述的着色的特效油墨10可以被配制成用于各种基底12或不同的施加方法，诸如用于书写用具中或用于印刷在基底12上。
在一个实施方式中，特效颜料14是金属颜料，包括但不限于铝基颜料。在替代的实施方式中，特效颜料14包括但不限于云母(天然的或合成的)、青铜、铜或银。在某些应用中，诸如在使用签字笔型标记物施加着色的特效油墨10的情况下，小于10微米的粒度(颗粒尺寸)对于特效颜料14是优选的。可以购买一些市售的特效颜料14作为特效颜料14在选择的或指定的溶剂18中的糊状物或分散体。铝颜料通常被用于产生银色金属效果。当铝颜料被用于特效颜料14时，铝颜料可以是悬浮的(leafing)、非悬浮的或真空金属化的颜料(“VMP”)。通常，市售的悬浮和非悬浮的金属铝颜料用脂肪酸进行表面处理，以促进诸如硬脂酸的颗粒的产生和分级。用于生产本文所描述的着色的特效油墨10的合适的特效颜料14的非限制性实例包括可从Silberline购得的以下产品：SparkleBrite 011NL-PA(非悬浮铝颜料)、EternaBrite 651-PA(悬浮铝颜料)以及StarBrite Reveal R4102-PA(真空金属化的铝颜料，其中粒度可选地经由超声处理来减小)。
即使在油墨10已经在基底12上干燥之后，本文所描述的用于着色的特效油墨10的着色颜料16也对着色的特效油墨10提供着色。着色颜料16具有小于10微米的粒度，并且更优选地，具有亚微米粒度，例如小于5微米或小于1微米的粒度。着色颜料16还被选择或处理成比与其结合的特效颜料14更疏水。在某些优选的实施方式中，着色颜料16具有小于45达因/厘米的表面能，以及在其他实施方式中，着色颜料具有小于35达因/厘米的表面能。
期望使用市售的喷墨印刷的着色颜料16和其他市售颜料，以形成着色的特效油墨10。然而，当将标准市售的着色颜料16与特效颜料14在所期望的粘度的油墨中结合时，当使用多孔基底12时，市售的着色颜料14倾向于渗透穿过基底12，从而在基底12的顶侧仅留下特效颜料14。例如，当将预先可购得的着色颜料与金属颜料在油墨配方中结合并且施加至多孔基底的顶侧时，金属颜料保留在基底的顶侧上，并且着色颜料倾向于渗透多孔基底到其相反侧，从而在基底的顶侧上主要留下金属颜料，并且在基底的底侧上主要留下着色颜料。市售的喷墨印刷的着色颜料16的实例包括Renol Red HF2B-HW30、Renol Red FGR-HW30、Renol Red F5RK-HW30或Renol Carmine FBB-HW30、Hostaperm颜料、Hostaprint颜料(均可从Clariant股份有限公司购得)，可从Flint集团购得的Macatawa Red Dry Toner以及立索尔宝红(lithol rubine)粉状着色颜料。
如上所描述的，着色颜料16被选择或处理成比将与着色颜料16结合的特效颜料14更疏水。处理着色颜料16以使其更疏水的一种方法是用疏水表面处理化合物处理着色颜料16，以形成疏水处理的着色颜料16，并且可选地，使用超声破碎研磨经疏水处理的着色颜料16，以减小其粒度。在一个实例中，为了用油酸对着色颜料16进行表面处理，将着色颜料16放置在小瓶中并且用油酸覆盖。为了使着色的颗粒分级，于是可选地将超声探头放置在小瓶中并且用于超声处理。
如本文所使用的，除非上下文另外需要或指明，否则术语“着色颜料”16包括已经经疏水处理的着色颜料16。经疏水处理的着色颜料16可以被用作着色颜料16，以配制如本文所描述的着色的特效油墨10。合适的疏水表面处理化合物的实例包括聚二甲基硅氧烷(dimethicone)、聚甲基硅氧烷(methicone)、巴西棕榈蜡、硬脂酸、油酸或另一种油、脂肪、脂肪酸、硅、乳化剂、硅或蜡，以形成经疏水处理的着色颜料16。在一些实施方式中，疏水表面处理化合物被选择成具有比施加至特效颜料14的任何涂层中存在的脂肪族尾部(aliphatic tail)更长的脂肪族尾部。例如，在铝金属颜料用具有20-碳长的脂肪族尾部的化合物进行表面处理的情况下，可选地选择具有比20-碳长更长的脂肪族尾部的用于着色颜料16的疏水表面处理化合物。在将着色颜料16添加到着色的特效油墨10中之前，本文所描述的表面处理可以用来处理市售的着色颜料，以便使着色颜料16比特效颜料14更疏水，所述市售的着色颜料包括但不限于以上列出的那些。在某些优选的实施方式中，疏水表面处理是其施加到的着色颜料的重量的1％至50％。
在一个实施方式中，在着色的特效油墨10中使用的溶剂18是异丙醇，优选地在油墨重量的约10％-80％的范围内。在着色的特效油墨10中使用的替代的溶剂18包括：醇类，所述醇类包括但不限于一元脂肪醇、一元环醇、多元醇、醚醇、乙醇、异丙醇以及正丙醇；酯类，所述酯类包括但不限于乙酸酯和羟基酸酯；以及酮类，所述酮类包括但不限于丙酮和甲基乙基酮。调节本文所描述的溶剂18(在类型和量上)，以获得油墨10的所期望的粘度和干燥时间，并且可以将溶剂18在可相容的情况下结合。所使用的溶剂18优选地是这样的溶剂，其为油墨10提供所期望的粘度并且在优选的时间范围内干燥，并且还优选地对用户不具有不良气味。溶剂18也被选择成可与特效颜料14和着色颜料16以及其上的任何涂层相容。
另外，在一些实施方式中，树脂20或其他添加剂可以用于着色的特效油墨10的配方中，以给予着色的特效油墨10所期望的性能。例如，可以使用树脂20来增加油墨10与所期望的基底12的粘附性，并且也可以使用在油墨生产中所使用的其他添加剂，诸如助粘剂、粘合剂、香料、抗沫剂等。合适的树脂20和添加剂的非限制性实例包括但不限于，可从DOWChemical Company购得的ETHOCEL Standard 4Premium，可从DOW Chemical Company购得的ETHOCEL Standard 10，硝化纤维、PVB、丙烯酸树脂、酮类、醇酸树脂、顺丁烯、纤维素衍生物、甲醛、橡胶树脂、酚醛树脂、环氧化合物、聚乙烯醇缩丁醛、富马酸、聚酰胺、烃类、虫胶、无异氰酸酯的聚氨酯、助粘剂、香料、香料、防沫剂或其他添加剂。通常，在使用树脂20或粘合剂的情况下，典型的颜料(特效颜料和着色颜料)14、16与树脂20的比例为约1:1至约1:2.1。在一些实施方式中，限定树脂20和添加剂，以使得着色的特效油墨10的总固体含量小于15％的固体。可以将树脂20或其他添加剂单独或以添加剂预混物的形式添加到特效预混物、着色预混物中或者将其添加到结合的特效预混物和着色预混物中。可以调节油墨10中存在的树脂20或其他添加剂的量或类型，以影响油墨10的性能(诸如干燥时间)和基板12上的油墨10的涂抹量。
为了调节着色的特效油墨10的外观，可以改变特效颜料14和着色颜料16的相对关系。在相对于特效颜料14并入更多着色颜料16的情况下，着色的特效油墨10将具有更鲜艳的着色的外观，并且反之亦然。
在一个实施方式中，着色的特效油墨10包括特效颜料14和比特效颜料14更疏水的着色颜料16。着色颜料16能够混溶在选自由醇类、醚类、酯类、酮类和水组成的组的溶剂18中。在另一个实施方式中，用于着色的特效油墨10中的着色颜料16具有小于35达因/厘米的表面能，并且能够混溶在选自由醇类、醚类、酯类、酮类和水组成的组的溶剂18中。
在又一个实施方式中，一种制备着色的特效油墨10的方法包括以下步骤：将特效颜料14分散在第一溶剂18中。对着色颜料16进行表面处理，以形成经处理的着色颜料16，并且经处理的着色颜料16比特效颜料14更疏水。将经处理的着色颜料16分散在第二溶剂18中，以形成着色的分散体。将特效分散体和着色分散体结合，以形成着色的特效油墨10。
实验：
实验1-3：
在以下实验中，以糊状物形式获得异丙醇(IPA)中的铝颜料，并且使铝颜料与另外的溶剂IPA混合，以形成特效预混物。将具有亚微米粒度(在约50％的颜料含量中获得)的着色颜料(Renol Red F5RK-HW30)并入到IPA中，以使用以1000RPM的空气混合器30分钟来形成30％的溶液，从而形成着色的油墨预混物(具有大约15％的着色颜料)。使用以100RPM的空气混合器，将ETHOCEL Standard 4Premium溶解在IPA中，以制备具有18.5％固体的树脂预混物。将特效预混物、着色预混物和树脂预混物结合，以形成着色的特效油墨。
将着色的特效油墨印刷在各种基底上，包括轻质涂层(LWC)纸(其中Gurley孔隙率为5854.4秒/100mL)和多用途办公纸(其中Gurley孔隙率为12.2秒/100mL)。使用ProfilePlus Technidyne Oil-Gurley meter测量基底的孔隙率。多用途办公纸基底的附加特征包括如下：基本重量(定量，basic weight)为0.76g/m2(纸基底的基本重量、TAPPI测试方法T410)；厚度为4密耳(纸基底的卡尺，TAPPI测试方法T411)；孔隙率为1505mL/分钟(ParkerPrint Surf方法，1000厘泊(cP)和500cP)；粗糙度为3.6-4.7微米(对于500cP和1000cPParker Print Surf方法)；接触角，二碘甲烷的完全吸收发生在9-17秒内(FTA 200)；表面能为38.7达因/厘米(使用欧文斯温特法(Owens Wendt Method)，用于计算的第一滴)。
在第一实验中，使用来自Silberline的铝颜料EternaBrite 651-PA制备在IPA中的6.3％的特效颜料溶液，用于特效颜料。如下表1所示，将特效预混物与树脂预混物、颜料预混物和溶剂结合。
表1：使用EternaBrite 651-PA的着色的特效油墨
组分 干基重(g) 实际重量(g)
特效预混物(EternaBrite 651-PA) 6.3 9.0
树脂预混物(Ethocel STD 4) 13.4 72.43
着色预混物(Renol Red F5RK-HW30) 3.3 11.0
溶剂(IPA) -- 7.57
在第二实验中，使用来自Silberline的铝颜料SparkleBrite 011NL-PA制备在IPA中的6.3％的特效颜料溶液，用于特效预混物。如下表2所示，将特效预混物与树脂预混物、颜料预混物和溶剂结合。
表2：使用SparkleBrite 011NL-PA的着色的特效油墨
Figure BDA0001311898080000071
Figure BDA0001311898080000081
在第三实验中，使用来自Silberline的铝颜料StarBrite 4102-PA制备在IPA中的3％的特效颜料溶液，用于特效预混物。如下表2所示，将特效预混物与树脂预混物、颜料预混物和溶剂结合。
表3：使用StarBrite 4102-PA的着色的特效油墨
Figure BDA0001311898080000082
当将实验1-3的油墨印刷在多用途纸上时，当油墨的粘度在目标范围内时，油墨中的着色颜料倾向于渗透多孔基底。
实验4
在以下实验中，以糊状物形式获得异丙醇(IPA)中的真空金属化铝颜料，并且将真空金属化铝颜料与另外的溶剂IPA混合，以形成特效预混物。使用粉状立索尔宝红(立索尔大红，lithol)作为着色颜料。通过将立索尔宝红与IPA结合以形成着色预混物并且将着色的预混物添加到特效预混物中来制备着色的特效油墨的一个样品。通过用两种不同水平(0.4％和0.8％)的油酸分别对着色颜料进行表面处理，来制备着色的特效油墨的附加的样品。将经表面处理的着色颜料并入到IPA中，以形成两种着色预混物。然后将着色预混物添加到特效预混物中，并且使用汲取法将所得到的具有经处理的着色颜料的着色特效油墨印刷在多孔基底上。具有经表面处理的着色颜料的两种油墨具有比未经处理的着色颜料的油墨更少的渗透。当被印刷在多孔基底上时，用较高水平的油酸(0.8％)进行表面处理的着色颜料比用较低水平的油酸(0.4％)进行表面处理的着色颜料渗透少。
实验5：
在以下实验中，以糊状物形式获得异丙醇IPA中的真空金属化铝颜料，并且将真空金属化铝颜料与另外的溶剂IPA混合，以形成特效预混物。可从KOBO购得的低粘度的BRO-CW4颜料用巴西棕榈蜡进行表面处理，并且用来形成着色预混物。将着色预混物添加到特效预混物中，以形成着色的特效油墨。在多孔基底上使用汲取法来印刷着色的特效油墨。所印刷的着色的特效油墨具有期望的着色的金属外观。巴西棕榈蜡也被用来对Macatawa RedDry Toner着色颜料、Renol Red F5RK-HW30进行表面处理。
还重要的是要注意，示例性实施方式中所示和描述的组分(组成)的要素(元素)的构造和布置仅仅是说明性的。虽然在本公开内容中仅详细地描述了本发明的几个实施方式，但是查看本公开内容的本领域技术人员将容易明白的是，在实质上不背离所记载的主题的新颖教导和优点的情况下，许多修改是可以的(例如，各种要素的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化，参数值的变化，安装布置的变化，材料的使用的变化，颜色的变化，取向的变化等)。例如，示出为一体形成的要素可以由多个部分或要素构成，多个部分或要素被示出为可以一体形成的多个部分，界面的操作可以颠倒或以其他方式改变，系统的结构和/或构件或连接器或其他要素的长度或宽度可以变化，要素之间提供的调节位置的性质或数量可以变化。应当注意的是，系统的要素和/或组件可以由提供足够的强度或耐用性的任何各种各样的材料以各种各样的颜色、纹理和组合构造。因此，所有这些修改旨在被包括在本发明的范围内。在不背离本发明的精神的情况下，可以在期望的和其他示例性实施方式的设计、操作条件和布置中进行其他替换、修改、改变和省略。
应当理解的是，所描述的工艺中的任何所描述的工艺或步骤可以与其他公开的工艺或步骤结合，以形成本装置范围内的结构。本文公开的示例性结构和工艺用于说明的目的并且不应被解释为限制性的。
还应当理解的是，在不背离本装置的概念的情况下，可以对上述结构和方法进行变化和修改，并且还应当理解的是，这样的概念旨在被以下权利要求覆盖，除非这些权利要求通过其语言另外明确指出。
以上描述仅被认为是图示实施方式的描述。对于本领域技术人员以及制造或使用该装置的人来说，会想到该装置的修改。因此，应当理解的是，附图中所示和以上描述的实施方式仅仅是为了说明的目的，而不是旨在限制装置的范围，装置的范围由如根据专利法的原理(包括等同原则)所解释的以下权利要求限定。

Claims (19)

1.一种用于多孔基底的着色的特效油墨，包括：
特效颜料；以及
着色颜料，其中所述着色颜料被选择成或被处理成比所述特效颜料更疏水，以使得当所述着色的特效油墨被施加至所述多孔基底的顶侧时，足以抑制所述着色颜料渗透所述多孔基底到其相反侧，并且其中，所述着色颜料能够混溶在选自由醇类、醚类、酯类、酮类和水组成的组的溶剂中。
2.根据权利要求1所述的着色的特效油墨，其中：
所述着色的特效油墨具有10厘泊或更低的粘度。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的着色的特效油墨，其中：
所述特效颜料包括金属颜料和/或云母。
4.根据权利要求3所述的着色的特效油墨，其中：
所述特效颜料包括选自由铝、青铜、铜和银组成的组中的金属颜料。
5.根据权利要求4所述的着色的特效油墨，其中：
所述特效颜料包括铝颜料，所述铝颜料是悬浮型颜料、非悬浮型颜料和真空金属化颜料中的至少一种。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的着色的特效油墨，其中：
所述着色颜料具有小于10微米的粒度。
7.根据权利要求6所述的着色的特效油墨，其中：
所述着色颜料具有小于5微米的粒度。
8.根据权利要求7所述的着色的特效油墨，其中：
所述着色颜料具有小于1微米的粒度。
9.根据权利要求1至2中任一项所述的着色的特效油墨，其中：
所述着色颜料被用疏水材料进行表面处理，所述疏水材料为其所施加至的所述着色颜料的重量的1％到50％。
10.根据权利要求1至2中任一项所述的着色的特效油墨，其中：
所述着色颜料具有小于35达因/厘米的表面能。
11.一种制备用于多孔基底的着色的特效油墨的方法，包括：
将特效颜料分散在第一溶剂中，以形成特效分散体；
利用第一疏水表面处理化合物对着色颜料进行表面处理，以形成经疏水处理的着色颜料，其中所述经疏水处理的着色颜料比所述特效颜料更疏水，以使得当所述着色的特效油墨被施加至所述多孔基底的顶侧时，足以抑制所述着色颜料渗透所述多孔基底到其相反侧；
将所述经疏水处理的着色颜料分散在第二溶剂中，以形成着色分散体；以及
将所述特效分散体与所述着色分散体结合。
12.根据权利要求11所述的方法，其中：
所述经疏水处理的着色颜料具有小于35达因/厘米的表面能。
13.根据权利要求11所述的方法，其中：
所述着色的特效油墨具有10厘泊或更低的粘度。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中：
所述特效颜料包括金属颜料。
15.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中：
所述第一疏水表面处理化合物是具有脂肪族尾部的化合物，所述脂肪族尾部具有第一长度；并且
所述特效颜料用具有脂肪族尾部的第二疏水处理化合物进行表面处理，所述第二疏水处理化合物具有的所述脂肪族尾部具有第二长度，所述第二长度比所述第一长度短至少一个碳原子。
16.根据权利要求15所述的方法，其中：
所述第一疏水表面处理化合物包括具有脂肪族尾部的脂肪酸，所述脂肪酸具有的所述脂肪族尾部具有大于20个碳原子。
17.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，包括：
研磨所述经疏水处理的着色颜料，以减小所述经疏水处理的着色颜料的粒度。
18.根据权利要求17所述的方法，其中：
使用超声工艺来研磨所述经疏水处理的着色颜料。
19.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中：
所述疏水表面处理化合物包括巴西棕榈蜡。
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